李彥軍

（黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司新陸煤礦，黑龍江 鶴崗 154100）

1 礦井及-490南11層二段一區(qū)概況

新陸煤礦位于鶴崗礦區(qū)中部，井田面積7.4 km2，礦井核定生產(chǎn)能力1.0 Mt/a，開采11號(hào)煤層。礦井通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法為抽出式；提升系統(tǒng)分為斜巷提升和水平運(yùn)輸；采煤方法為走向長壁綜采放頂煤開采，頂板管理采用全部垮落法。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量45 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為10.95 m3/t，為高瓦斯礦井。

-490南11層二段一區(qū)工作面位于新陸煤礦井田中部，屬于11#煤層-440～+490 m區(qū)段。為遺留孤島煤柱。平均走向120 m、傾斜110 m、煤厚10 m，可采儲(chǔ)量0.18 Mt。工作面東部為2012年開采-540南11層一區(qū)采空區(qū)；南部為2013年開采-490南11層采空區(qū)；西部為2007年開采-440南11層一區(qū)采空區(qū)；北部為2011年開采-490南11層一段一區(qū)采空區(qū)。11#煤層頂板向上30 m有9-2煤層，煤厚0.92 m；底板下8 m左右有11-2煤層，煤厚1.36 m。地面無鐵路、大型水體和主要建筑物。-490南11層二段一區(qū)平面布置如圖1所示。

圖1 -490南11層二段一區(qū)平面布置

該區(qū)域有斷層3條：Y3正斷層，落差1 m左右，傾角75°；F17正斷層，落差1～2 m，傾角48°；G1反傾正斷層，落差1.5～2.0 m，傾角45°。

該區(qū)開采的11#煤層為非突出煤層，煤層瓦斯含量為2.6 m3/t，煤層瓦斯壓力為0.15 MPa。11#煤層自燃傾向性等級(jí)為自燃，煤塵無爆炸危險(xiǎn)性。11#煤層上部100 m含水層為石頭訶子組砂巖裂隙含水層，富水性弱。區(qū)內(nèi)斷層無含水性及導(dǎo)水性，地質(zhì)鉆孔封孔良好。

2 -490南11層二段一區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)評(píng)估

隨著新陸煤礦開采深度的不斷加深，礦山壓力顯現(xiàn)和采掘支護(hù)的矛盾越來越突出。為破解水、火、瓦斯、頂板、沖擊地壓重大災(zāi)害防治難題，對(duì)-490南11層二段一區(qū)工作面設(shè)計(jì)前、采煤工作面初采和收尾、綜放工作面安裝回撤、掘進(jìn)工作面貫通前等階段逐一進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)辨識(shí)評(píng)估，并制定相應(yīng)安全管控措施[1-2]。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

通過對(duì)-490南11層二段一區(qū)工作面地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯、煤層自然發(fā)火、水、頂板開采技術(shù)條件進(jìn)行分析，重點(diǎn)辨識(shí)評(píng)估地質(zhì)條件和重大災(zāi)害因素等方面存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，辨識(shí)評(píng)估作業(yè)環(huán)境、工程技術(shù)、設(shè)備設(shè)施、現(xiàn)場操作等方面存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，該工作面主要存在冒頂片幫、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸、煤層自然發(fā)火、水害、沖擊地壓等安全風(fēng)險(xiǎn)。

（1）掘進(jìn)期間受斷層影響，頂板和兩幫破碎，支護(hù)不及時(shí)，將發(fā)生冒頂、片幫事故。回采期間，采空區(qū)壓力會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)力集中，導(dǎo)致頂板垮落，造成設(shè)備損壞、人員傷亡。

（2）工作面掘進(jìn)期間過斷層、可能造成瓦斯超限。工作面回采頂板初次來壓，頂板大面積垮落，導(dǎo)致大量瓦斯涌出，易引起瓦斯燃燒或爆炸，將會(huì)造成嚴(yán)重的傷亡、設(shè)備損壞及財(cái)產(chǎn)損失事故。

（3）11#煤層自燃傾向性等級(jí)為自燃，工作面采用綜采放頂煤開采，采空區(qū)遺煤量大，加大自然發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)。煤層自然發(fā)火會(huì)生成一氧化碳造成人員中毒死亡，造成煤炭資源損失，燒毀大量生產(chǎn)設(shè)備，還可能引發(fā)瓦斯爆炸。

（4）采空區(qū)可能有積水，易發(fā)生透水事故，會(huì)造成人員傷亡，淹沒礦井或采區(qū)。

（5）掘進(jìn)回采放煤期間煤巖體能量釋放，采空區(qū)形成壓力疊加，誘發(fā)沖擊地壓，會(huì)造成巷道擠壓變形，支架損壞，造成人員傷亡。

2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

采用作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法（LEC法）進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包含3個(gè)評(píng)價(jià)因素：事故發(fā)生的可能性（L）、暴露在危險(xiǎn)條件中的頻繁程度（E）、事故產(chǎn)生的后果（C），風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用公式D＝L×E×C來計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)大小。該工作面確定重大風(fēng)險(xiǎn)3項(xiàng)、較大風(fēng)險(xiǎn)1項(xiàng)、一般風(fēng)險(xiǎn)1項(xiàng)。評(píng)估結(jié)果如表1所示。

表1 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

3 安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施落實(shí)

3.1 管控措施責(zé)任落實(shí)

（1）根據(jù)專項(xiàng)辨識(shí)評(píng)估結(jié)果，需調(diào)整管控措施并補(bǔ)充完善《煤礦重大安全風(fēng)險(xiǎn)管控方案》，礦長組織實(shí)施管控方案，落實(shí)相應(yīng)的管理、技術(shù)、工程等管控措施，確保人員、技術(shù)、資金滿足要求，重大安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施落實(shí)到位。

（2）重大風(fēng)險(xiǎn)由礦長管控，較大風(fēng)險(xiǎn)由分管負(fù)責(zé)人、副總工程師、科室負(fù)責(zé)人管控，一般風(fēng)險(xiǎn)由區(qū)隊(duì)負(fù)責(zé)人管控，低風(fēng)險(xiǎn)由班組長和崗位人員管控。將安全風(fēng)險(xiǎn)按照分系統(tǒng)、分專業(yè)、分區(qū)域劃分管控單元，實(shí)行統(tǒng)分結(jié)合?，F(xiàn)場檢查重大安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施落實(shí)情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。

（3）對(duì)井下職工進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管控知識(shí)教育和培訓(xùn)，內(nèi)容包括主要發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域，主要解危方法，應(yīng)急情況下的撤人路線等。培訓(xùn)結(jié)束后，對(duì)培訓(xùn)人員進(jìn)行考試，考試合格后，方可上崗工作。保證培訓(xùn)的針對(duì)性、科學(xué)性、實(shí)效性，以保障礦井的安全生產(chǎn)。

3.2 安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施

（1）冒頂、片幫管控措施

工作面風(fēng)道、機(jī)道采用沿空掘巷布置方式，沿煤層底板施工，切眼布置在采空區(qū)內(nèi)。掘進(jìn)期間制定防止冒頂、片幫措施，每循環(huán)打5 m超前探眼，探明前方地質(zhì)構(gòu)造。工作面有變化或遇斷層時(shí)，采取淺打眼、放小炮、縮小棚距施工。按照設(shè)計(jì)要求支護(hù)頂板，剎嚴(yán)剎實(shí)幫頂，支護(hù)緊跟迎頭，放炮后使用好前探臨時(shí)支護(hù)、嚴(yán)禁空頂作業(yè)?；夭善陂g工作面嚴(yán)格按規(guī)程措施要求進(jìn)行支護(hù)，專人檢查工作面支護(hù)情況，對(duì)失效支柱二次注液或及時(shí)更換，確保支護(hù)初撐力達(dá)到要求。上下出口端頭20 m范圍必須托棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

（2）瓦斯管控措施

掘進(jìn)階段施工2個(gè)仰角鉆場，施工1條瓦斯抽采巷；施工1個(gè)高位鉆場，施工3組仰角鉆孔；施工預(yù)抽鉆孔10個(gè)，施工仰角鉆孔18個(gè)；施工高位鉆孔12個(gè)，合計(jì)40個(gè)鉆孔，鉆孔工程量2 300 m，確?？卓椎轿?，有效，用于抽采瓦斯?；夭?、過斷層時(shí)，適當(dāng)放慢推進(jìn)速度，降低產(chǎn)量，減少瓦斯涌出量，防止瓦斯超限。確保瓦斯超限斷電靈敏可靠。

（3）煤層自然發(fā)火管控措施

對(duì)連通采面的5個(gè)采空區(qū)制定封閉隔離措施。掘進(jìn)工作面采用噴碹封堵、頂板注水孔循環(huán)注水防火措施。設(shè)計(jì)施工鉆場1個(gè)，計(jì)劃施工灌漿孔13個(gè)，預(yù)防性灌漿5 547 m3；機(jī)道埋管注氮10.3萬m3，軟幫注阻化劑142.5 t。地質(zhì)構(gòu)造帶附近工作面采用循環(huán)注水、注阻化劑、噴碹防火措施[3]。

掘進(jìn)階段在-440回風(fēng)石門施工灌漿鉆場。加強(qiáng)系統(tǒng)封閉灌漿，對(duì)-440南11層采空區(qū)施工充填隔離條帶鉆孔、充灰封堵；對(duì)上段采空區(qū)-440南11層回風(fēng)下山充砂封堵；-440南11層運(yùn)輸下山充砂封堵，停采線灌漿。施工防火注水孔循環(huán)注水。加固鄰區(qū)密閉7道。加強(qiáng)連通采空區(qū)防火觀測(cè)，利用頂板注水孔作為觀測(cè)點(diǎn)。對(duì)鄰區(qū)采空區(qū)進(jìn)行防火觀測(cè)。對(duì)鄰區(qū)采后密閉進(jìn)行防火觀測(cè)，并安設(shè)壓差計(jì)。

（4）水害管控措施

編制水文地質(zhì)報(bào)告，規(guī)劃鉆場位置及鉆孔設(shè)計(jì)。對(duì)上段采空區(qū)、頂板礫巖層、砂礫互層進(jìn)行探放水，做好水情水害預(yù)報(bào)，按設(shè)計(jì)要求對(duì)上部采空區(qū)采用瞬變電磁法進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)行探放水鉆孔施工。工作面采掘期間配備相應(yīng)能力排水設(shè)備，增強(qiáng)抗災(zāi)能力。

在-490南11層二段回風(fēng)上山施工探放水硐室一個(gè)（4 m×4 m），打5個(gè)探放水鉆孔205 m、對(duì)相鄰采空區(qū)進(jìn)行探放水。利用瓦斯抽放巷施工探水鉆孔2個(gè)，鉆孔深240 m，對(duì)上部礫巖層進(jìn)行探放水工作。

（5）沖擊地壓管控措施

機(jī)道、風(fēng)道、切眼掘進(jìn)時(shí)采用沿空掘巷的巷道布置方式布置巷道，機(jī)道與風(fēng)道平行布置等長開采，避開應(yīng)力集中區(qū)。機(jī)道、風(fēng)道設(shè)計(jì)大孔徑卸壓鉆孔、頂板預(yù)裂爆破切頂卸壓孔進(jìn)行頂板預(yù)裂爆破。當(dāng)工作面沖擊危險(xiǎn)性增強(qiáng)時(shí)，實(shí)行間歇式開采，降低工作面開采強(qiáng)度，加強(qiáng)工作面支架支護(hù)質(zhì)量[4]。

4 工程效果分析及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控取得的經(jīng)濟(jì)效益

通過工作面全過程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控分析及管控措施執(zhí)行，確保該工作面開采適用性、可靠性、安全性，對(duì)影響安全生產(chǎn)的冒頂片幫、瓦斯、自然發(fā)火、水害、沖擊地壓等災(zāi)害因素進(jìn)行控制和治理。利用沿空掘巷技術(shù)提高了煤炭資源的回收率，減少了巷道掘進(jìn)量，提高了單產(chǎn)單進(jìn)進(jìn)尺量，節(jié)約了成本，成功地解決了新陸煤礦在回采遺留煤柱等應(yīng)力集中區(qū)域的煤炭資源時(shí)安全生產(chǎn)的難題，確保了煤礦安全高效生產(chǎn)。

1）經(jīng)設(shè)計(jì)前風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)可知，該區(qū)段工作面風(fēng)道、機(jī)道沿空掘巷，因巷道壓力小，兩巷架棚支護(hù)棚距由原來的0.8 m提高到0.9 m，減少棚子40架，共節(jié)約10.5萬元。

2）施工過程中開拓隊(duì)組繼續(xù)推行巖、煤掘一體化、減少了工作面收尾、搬家倒面次數(shù)，節(jié)約了成本投入。

3）克服復(fù)采區(qū)煤巖變化復(fù)雜等不利因素,采取打前探錨桿加2.5 m長圓鋼做超前支護(hù)管理頂板，可將前探錨桿抽出，再次復(fù)用。幫、頂采用鋼筋網(wǎng)上鋪草質(zhì)編織袋、減輕采空區(qū)淋水不利影響。減少了噴碹使用材料，降低了噴碹班職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約噴碹材料8萬元。

4）用廢舊棚梁棚腿加工鐵筋巴力、鐵剎桿剎幫頂，增強(qiáng)巷道支護(hù)強(qiáng)度，減少木剎桿，木穿楔、木背板投入3萬元。

5）風(fēng)道、機(jī)道以上地點(diǎn)鋪設(shè)軌道，用舊U型鋼加工鐵道木，代替水泥道木，節(jié)約水泥道木3.4萬元。